[發明專利]Cu₂ZnSnS₄或Cu₂CdSnS₄納米晶薄膜的水浴制備方法無效

申請號：	201110157583.5	申請日：	2011-06-14
公開（公告）號：	CN102275980A	公開（公告）日：	2011-12-14
發明（設計）人：	李亮;曹萌;裴本花;沈悅;王林軍	申請（專利權）人：	上海大學
主分類號：	C01G19/00	分類號：	C01G19/00;C03C17/22
代理公司：	上海上大專利事務所(普通合伙) 31205	代理人：	顧勇華
地址：	200444***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	cu sub znsns cdsns 納米薄膜水浴制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種可作為薄膜光伏電池光吸收層的I₂-II-IV-VI₄族半導體納米晶薄膜的制備工藝。具體的說，是涉及一種Cu₂ZnSnS₄或Cu₂CdSnS₄納米晶薄膜的水浴制備方法。

背景技術

隨著全球經濟的快速發展，能源缺乏的問題日益凸顯，煤炭、石油、天然氣等不可再生資源日益減少，能源的缺乏阻礙著各國經濟的發展。尋找蘊藏豐富、不會枯竭，安全、干凈新能源成為當前人類面臨的迫切問題。占地球總能量99%以上的太陽能,具有取之不盡,用之不竭,沒有污染的特點,因而成為各國科學家競相開發和利用的新能源之一。我國是能源消耗大國，每年的煤炭、石油消耗量都居世界前列，人們越來越清楚地認識到能源對于經濟發展、城市建設的重要性，而在環境保護呼聲越來越高的今天，大力發展利用太陽能將是一個改善我國能源困境的很好途徑。?

目前研究和應用最廣泛的太陽能電池主要是單晶硅、多晶硅和非晶硅系列光伏電池。雖然這些光伏器件都取得了較高的轉換效率，然而硅電池發電成本是傳統發電成本的2至3倍，而且進一步提高硅材料光伏器件效率和降低成本的難度已經越來越大，限制了其民用化。這促使人們開始尋找廉價、環境穩定性高、具有良好光伏效應的新型太陽電池材料。近來開發的Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄新材料不僅擁有與太陽光譜相匹配的直接帶隙(1.0-1.5eV)，也具有大的吸收系數(可見光區的吸收系數大于10⁴cm^-1)，以Cu₂ZnSnS₄作為吸收層的太陽能電池轉換效率已經達到7.2%，而理論效率更是高達32%，它是極具潛力的新型薄膜光伏電池吸收層材料。制備Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄薄膜的方法分為物理法和化學法，一般是先制備納米晶再燒結形成納米晶薄膜，直接成膜的技術目前只有磁控濺射。磁控濺射技術可以制備出高質量的小面積Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄多晶薄膜，所制作的光伏電池轉換效率也較高。然而，高真空環境的要求使電池的生產投資成本大大增加；真空沉積腔上沉淀的物質造成原料的浪費；在制備大面積Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄薄膜時，該方法難以保證薄膜厚度的均勻性和化學成分的均一性，導致器件性能下降。而采用水浴法制備Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄納米晶薄膜，不需要昂貴的高真空設備即可得到化學計量比適合的均勻Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄薄膜，材料的利用率非常高，這對于降低電池制作成本非常有益，同時也為研發大面積Cu₂ZnSnS₄和Cu₂CdSnS₄薄膜太陽電池提供了新思路。